• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4329-4337
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• 2022

Jet impinging device is designed for decay heat removal on horizontal fuel rods in a low temperature heating reactor. An experimental system with a fuel rod simulator is established and experiments are performed to evaluate water film covering capacity, within 0.0287-0.0444 kg/ms mass flow rate, 0-164.1 kW/m² heating flux and 13.8-91.4℃ feeding water temperature. An effective method to obtain the film coverage rate by infrared equipment is proposed. Water film flowing patterns are recoded and the film coverage rates at different circumference angles are measured. It is found the film coverage rate decreases with heating flux during single-phase convection, while increases after onset of nucleate boiling. Besides, film coverage rate is found affected by Marangoni effect and film accelerating effect, and surface wetting is significantly facilitated by bubble behavior. Based on the observed phenomenon and physical mechanism, dry-out depth and initial dry-out rate are proposed to evaluate film covering potential on a heating surface. A model to predict film coverage rate is proposed based on the data. The findings would have reliable guide and important implications for further evaluation and design of decay heat removal system of new reactors, and could be helpful for passive containment cooling research.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권12호
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• pp.1784-1793
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• 2001

The flow fields around an elliptic cylinder of axis ratio AR=2 adjacent to a free surface were investigated experimentally using a water channel. The main objective is to understand the effect of the free surface on the flow structure in the near-wake. The flow fields were measured by varying the depth of cylinder submergence, for each experimental condition, 350 velocity fields were measured using a single-frame PIV system and ensemble-averaged to obtain the spatial distribution of turbulent statics. For small submergence depths a large-scale eddy structure was observed in the near-wake, causing a reverse flow near the free surface, downstream of the cylinder. As the depth of cylinder submergence was increased, the flow speed in the gap region between the upper surface of the cylinder and the free surface increased and formed a substantial jet flow. The general flow structure of the elliptic cylinder is similar to previous results for a circular cylinder submerged near to a free surface. However, the width of the wake and the angle of downward deflection of the shear layer developed from the lower surface of the elliptic cylinder are smaller tan those for a circular cylinder.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권8호
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• pp.1085-1096
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• 2000

An experimental study was performed to examine the heat and mass transfer characteristics of $LiBr-H_2O$ solution flowing over a single horizontal tube with the water vapor absorption. Effects of the flow rate and the temperature of the solution at the top of the tube, the absorber pressure and the drainage pattern were considered. The absorption rate depends highly on the absorber pressure at the low flow rate condition while on the solution inlet temperature at the high flow rate condition. Also, when the flow rate is low, the absorption performance with the sheet flow drainage appeared to be higher than that with the dripping/jet drainage. However, at the high flow rate condition, the case became reversed. The liquid film became wavy with the higher absorption rate. The waves were more probable to form with the lower flow rate and temperature of the solution, and with the higher absorber pressure.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.106-109
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• 2007

The spray plume characteristics of liquid water jet injected into subsonic cross-flow at 42 m/s were experimentally investigated. Nozzle has a 1.0 m diameter and L/D=5. Droplet sizes, velocities, volume flux were measured at each downstream area of the injector exit using phase Doppler particle anemometry. Measuring probe position is moved with 3-way transversing machine. Experimental results indicate that SMD is varied from 75 to $120{\mu}m$ distribution and it is uncertain layer structure. SMD peaks at the top of the spray plume. This phenomenon is related to the momentum exchange between column waves and cross-flow stream. Droplet vector velocities were varied from 11.5 to 33 m/s. A higher-velocity region can be identified in down edge region at Z/D : 40, 70 and 100. Lower-velocity region were observed on bottom position of the spray plume. Volume flux is a criterion to the droplet concentration. All volume flux distribution has a same structure that continuously decreases from the center region to the edge of the plume. Z/D : 20 is spatially less concentrated than in Z/D : 100.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권4호
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• pp.274-281
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• 2015

국내 연안에 위치해 있는 화력 및 원자력 발전소는 발전시설 냉각을 위해 해수를 사용한다. 입구를 통해 배출되는 온배수는 유량이 상당하여 입구 근처에 큰 운동에너지가 존재한다. 이러한 제한된 입구에서 빠른 흐름이 존재하는 제트류 영역에 설치된 수직축 터빈의 성능을 수치적으로 조사하였다. 제트류 영역에서 입구와 터빈간 거리, 입구 직경과 수직축 터빈의 직경에 따른 성능 변화를 TSR=3.0에서 조사하였다. 또한, 입구가 1개인 경우와 2개인 경우에 대해 직경이 다른 터빈을 배치하여 성능 및 발전량을 비교하였다. 입구가 1개인 경우 입구로부터 터빈과의 거리가 증가함에 따라 터빈 효율이 감소함을 알 수 있었고, 터빈 직경과 입구 직경이 동일할 때 효율이 가장 좋은 것을 알 수 있었다. 입구가 2개인 경우는 효율 및 총 발전량을 고려하여 입구와 동일한 크기의 터빈을 각각 배치하는 것이 좋은 것을 확인하였다. 본 연구는 방수로 입구 전방에 설치된 수직축 터빈을 개념적으로 설계하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생태와환경
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• 제49권3호
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• pp.187-196
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• 2016

본 연구는 감조하천과 연결된 하수처리장 방류구에서 발생하는 거품의 형성기작 해석과 저감기술의 실험적용을 위하여 2015년 3월부터 2016년 7월까지 수행하였다. 거품은 방류구와 하천 수면 사이의 낙차에 의한 공기연행과 거품확산방지막에 의한 내부축적이 원인이었다. 특히 썰물 때와 방류량이 많을 때에 거품성장이 가장 활발하였다. 이를 해결하기 위하여 방류수로와 방류구에 각각 미세스크린 망과 수중방류 인공수로장치를 각각 설치한 후 실험하였다. 거품 저감효과는 각각 약 85.0~92.0%, 70.7~85.6% 범위였다. 또한, 거품뿐만 아니라 소음 등 부가적인 문제점도 해결할 수 있었고, 무엇보다도 민원예방에 기여할 것으로 본다. 본 연구는 단일 하수처리장을 대상으로 하였으나, 국내 다른 하수처리장의 유사한 사례에도 응용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1011-1015
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• 2005

본 실험에서는 부력 조건이 달라질 때 단공방류구에서 정체수역으로 수평방류되는 부력제트의 거동을 규명하였다. LIF (Laser Induced Fluorescence) 시스템을 이용하여 수행하였는데, LIF 시스템은 고해상도의 이미지를 취득할 수 있어 데이터의 정확도가 높으며, 동시에 한 평면상의 농도장을 일시에 측정할 수 있는 장점이 있는 기술이다. LIF 시스템은 크게 세부분으로 구성되어 있는데 방출시스템, 포착시스템, 처리시스템이 그것이다. 실험 조건을 고려해서 온수를 이용하여 주변수와의 밀도차를 재현하였으며, LIF 시스템의 추적입자로 형광염료 Rhodamine B를 사용하였다. 또한, 실험 데이터 취득과정에서 필요한 검정과정을 수행하였는데, LIF 시스템에서 검정과정은 레이저 입사광의 강도가 불균등한 분포를 가지는 점과 주변수의 매질에 의한 근의 감쇠가 발생하는 문제를 해결하기 위한 것이다. LIF 시스템은 부력제트의 농도장을 매우 정밀하게 측정할 수 있는데, 방류밀도 Froude 수가 변함에 따라 측정된 순간이미지를 통해 제트의 진화과정을 상세하고 가시적으로 확인할 수 있었다. 검정과정을 거친 농도 종단면에서 중심선의 연장선이 LIF 시스템에 의해 측정된 순간이미지의 중심선 궤적과 거의 일치하는 것도 알 수 있었다. 또한 LIF 시스템을 통해서 취득된 단일수평부력제트의 궤적과 중심선 희석률을 기존의 상용모형인 VISJET과 CORMIX1에 의해 예측된 결과와 비교$\cdot$분석한 결과, 제트 중심선 궤적의 경우, LIF 시스템을 이용한 측정값은 대체로 VISJET 모형의 결과와 일치하는 것으로 밝혀졌다. 중심선 희석률의 경우, LIF 측정값은 대체로 CORMIX1 모형, Cederwall(1968)의 경험식과 일치하는 경향을 보였다.0\%$일 때가 밸브를 $60\%$와 $80\%$ 개폐시켰을 때보다 $0.3kg/cm^2,\;0.29kg/cm^2$ 낮게 나타나 밸브를 전체 개방 했을 때 관로내의 수압이 상수설계기준에 적합한 수압을 유지함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술적 교정을 해줌으로써 좋은 성적을 기대할 수 있음을 보여주었다.특히

• 공업화학
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• 제29권4호
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• pp.479-483
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• 2018

본 연구진은 선행 연구를 통하여 R-22 ($CHClF_2$) 폐냉매를 질소 열플라즈마 시스템을 이용하여 열분해공정에 관하여 보고한 바 있다. 하지만 해당 공정에서 열분해를 거쳐 발생된 폐수 중 불소이온이 고농도로 존재한다는 문제점이 제기되었다. 본 연구는 폐수 중 불소 이온을 중화하기 위한 추가 후단처리 공정에 관한 연구이다. 선행 연구와 동일한 공정을 통해 R-22의 열분해를 수행하여 발생한 폐수를 대기압 플라즈마를 이용하여 처리하였으며, 이를 물과 중화제인 $Ca(OH)_2$ 용액으로 후단 처리한 것과 비교하여 폐수 중 $F^-$ 이온의 농도 변화를 확인하였다. 물만 사용하여 중화한 경우 폐수 중 불소이온 농도가 가장 높았으며 중화액을 살포하거나 대기압 플라즈마로 추가로 후처리를 수행한 경우 폐수 중 불소이온 농도가 현저하게 감소하는 것이 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.123-130
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• 2012

증기를 발생시켜 터빈(turbine)을 회전시키는 화력 및 원자력 발전 계통에서 냉각시설은 필수적인 구조물이며, 냉각수 순환 계통은 일반적으로 해수를 취수하여 발전소 내의 복수기까지 유입시켜 증기와 열 교환 후 다시 외해로 배출시키는 형태를 취하고 있다. 최근 냉각수 취 배수 방식을 표층 취 배수 방식이 아닌 심층 취 배수 방식으로 변경하고 있는데, 기존 원전의 재순환 온도에 대한 영향을 최소화 하고, 온배수 방류시 밀도차로 인한 부력으로 온배수 혼합효과를 높여 온배수에 의한 환경피해 범위를 최소화하기 위해서이다. 특히, 하절기에 저층의 저온 냉각수를 취수할 수 있다는 이점 때문에 향후 계획되는 발전소들도 심층 취 배수 방식을 도입할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력 발전소의 냉각시설 중 심층 취 배수 구조물의 입구 주변을 3차원 전산유체역학 코드인 $FLOW-3D^{(R)}$로 모사하여 그 흐름특성을 분석하였다. 취수구(intake)의 경우 연직취수 조건에서 유속 덮개(Velocity cap), 배수구(diffuser)의 경우 방류수의 분사방향에 변화를 주어 모의하였으며, 그 결과 취수구의 경우 유속덮개에 의한 연직 유속성분의 현저한 감소로 인한 어류 유입영향을 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 배수구 희석효과는 Jirka 및 Harleman이 제시한 2차원 온배수 프룸(frume)과 잘 일치 하는 것으로 나타났다.